DE4025505C3 - Getriebegehäuse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Getriebegehäuse mit mehreren Lagern für zueinander parallel gerichtete Wellen, das aus Kunststoff hergestellt ist.

Obwohl Getriebegehäuse im allgemeinen aus Metall hergestellt sind, insbes. wenn hohe Festigkeits- und Maßhaltigkeitsansprüche gestellt werden, ist es seit längerem bekannt, Kunststoff für Getriebegehäuse einzusetzen, allerdings im wesentlichen, wie der nachstehend behandelte Stand der Technik zeigt, für Handwerkzeug-Maschinen und Haushaltsmaschinen.

Eine spezielle Anwendung von Kunststoff für ein Zahnradgetriebe eines Luftfahrzeuges zeigt die DE-OS 26 12 937. Das dort beanspruchte Kunststoffgehäuse umfaßt als Wälzlager ausgebildete Wellenlager und stützt diese ab, wobei zur Vermeidung von Beeinträchtigungen der Eingriffsverhältnisse in den Zahnpaarungen das Gehäuse hochsteif ausgebildet ist und dazu einen aus Einzelträgern gerüstartig zusammengesetzten Aufbau aufweist. Bei Getriebegehäusen aus Kunststoff, wie sie aus der DE-OS 20 50 400 und dem DE-Gm 75 06 865 hervorgehen, sind keine besonderen Maßnahmen zu ihrer Versteifung zu erkennen. Sie sind offenbar auch nicht erforderlich, weil es sich nur um gering belastete Getriebe für Haushaltsmaschinen handelt.

Bei einer durch die DE-AS 11 76 959 bekannten elektromotorisch angetriebenen Handwerkzeugmaschine bei der mit stärkeren mechanischen Beanspruchungen zu rechnen ist, ist das Kunststoffgehäuse durch ein eingebettetes Einlegeteil, das als Stützskelett wirkt, versteift, so daß Abstandsänderungen zwischen in dem Gehäuse abgestützten Lagern verhindert werden.

Bei einem aus der GB 11 06 240 bekannten Getriebegehäuse aus Metall für zueinander parallel gerichtete Wellen sind dickwandige metallische Platten, die eine Mehrzahl von Präzisionsbohrungen zur Aufnahme einer Mehrzahl von Lageraußenringen aufweist, zur vollständigen Abstützung der Wellen vorgesehen. Die Metallplatten vereinen also die Abstützfunktion mit der Abstandsmaßhaltefunktion. Das eigentliche Getriebegehäuse besteht aus relativ dünnwandigen schüsselförigen Blechteilen, die mit den Metallplatten über eine der Zentrierung dienenden formschlüssigen Verbindung verbunden sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Getriebegehäuse aus Kunststoff anzugeben, das bei geringem Aufwand die genaue Einhaltung vorgegebener Abstände zwischen den Getriebewellen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmalen gelöst.

Der mit der Erfindung erzielte Vorteil ist im wesentlichen darin zu sehen, daß für mehrere Lager mittels mindestens eines Einlegeteiles mit mehreren Präzisionsbohrungen zur Aufnahme einer Mehrzahl von Außenringen ein für mehrere Lager gemeinsamer, in der Kunststoffwandung des Gehäuses eingebetteter metallischer Lagerträger gebildet ist, durch den ein genauer Achsabstand zwischen den Lagerungen erhalten wird.

Die weitere Ausbildung des Erfindungsgegenstandes geht aus den Unteransprüchen hervor, zu deren Merkmalen die nachstehenden Erläuterungen gegeben werden.

Das Getriebegehäuse selbst kann aus preiswertem Kunststoffspritzguß hergestellt werden, wobei eine präzise Anordnung der Lager mit einer Toleranz von ±1,5/100 mm bis 2/100 mm durch das Präzisionseinlegeteil gewährleistet wird. Diese Präzision ist Voraussetzung für eine hohe spezifische Belastung der einzelnen Getriebeteile und kann durch die Kombination des Kunststoffgetriebegehäuses mit direkt eingespritzten Wälzlagern und den einfach herzustellenden, metallischen Präzisionseinlegeteilen erreicht werden, die der zwangsläufig bei Kunststoffspritzgußteilen auftretenden Schrumpfung entgegenwirken. Das Kunststoff-Getriebegehäuse dämpft auch die Getriebegeräusche.

Eine extrem hohe spezifische Belastung der einzelnen Getriebeteile erfordert sowohl für die Fertigung der Verzahnungen als auch für die der Achsstiche eine Präzisionsbearbeitung im Bereich der Qualitäten IT 5 bis IT 6. Hierzu werden vornehmlich NC- und CNC-Werkzeugmaschinen eingesetzt, die z. B. die Achsstiche und Wälzlagersitze von Getriebegehäusen in einer erforderlichen Toleranz von ±1,5/100 mm bis 2/100 mm fertigen können. Diese Präzision ist Voraussetzung für ein gutes Tragbild in Verzahnungslängsrichtung und somit für eine uneingeschränkt hohe, spezifische Ausnutzung der gehärteten und geschliffenen Verzahnung aus Einsatzstahl, z. B. 15 CrNi 6.

Da bei Verwendung eines faserverstärkten Kunststoffes der thermische Ausdehnungskoeffizient weitgehend dem des metallischen Präzisionseinlegeteils entspricht, ist sichergestellt, daß durch die Abkühlung aus dem Spritzprozeß, der bei ca. 300°C stattfindet, es zu vernachlässigbaren inneren Spannungen im Verbund Metall/Kunststoff, die die Präzision bzw. Belastbarkeit ungünstig beeinflussen können, kommen kann. Das Präzisionseinlegeteil wird auf die Verarbeitungstemperatur des Kunststoffes vorgewärmt. Nach dem Erkalten der Teile des Getriebegehäuses wird dann die erforderliche Toleranz von 1,5/100 mm bis 2/100 mm erreicht. Die Stabilität des Gehäuses wird durch die zusätzlichen Ausstanzungen erhöht, die beim Spritzvorgang vom Kunststoff ausgefüllt werden.

Ein in der Herstellung hoher Rationalisierungseffekt ergibt sich aus

• 1. dem direkten Umspritzen der Wälzlageraußenringe, so daß eine teure Lagersitzbearbeitung und axiale Sicherung der Lager entfällt,
• 2. der weitgehend ebenen Form der metallischen Präzisionseinlegeteile, die bei einer angenommenen Blechdicke von 2 mm im Stapel von ca. 50 Stück im Satz gespindelt bzw. mittels Reibahlen aufgerieben werden können.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann das Präzisionseinlegeteil außer Präzisionsbohrungen für die Außenringe der Lager eine Zentrierbohrung für einen Motorflansch und weitere Durchbrüche, insbesondere für Verschraubungen haben.

Zwei Ausfertigungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Getriebegehäuse,

Fig. 2 ein Präzisionseinlegeteil in kleinerem Maßstab,

Fig. 3 eine andere Verbindungsmöglichkeit für die Gehäusehälften.

Das Getriebegehäuse 1 ist aus Gehäusehälften 1a und 1b gebildet, die beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 über einen in einen Rücksprung 3 hineinragenden Vorsprung 2 miteinander verbunden sind. Die Verbindung kann durch Schweißen oder Kleben zusätzlich gesichert sein.

Am Getriebegehäuse 1 ist ein Motor 17 mit einem Motorflansch 18 befestigt, durch den eine Abtriebswelle des Motors 17 zum Getriebe 16 führt. Die Abtriebswelle 15 des Getriebes 16 führt durch eine als Drehmomentenstütze dienende Steckverzahnung 6 des Getriebegehäuses 1 zu dem anzutreibenden Teil. Eine Drehmomentenstütze kann auch in eine Momentenstütz-Bohrung 7 des Getriebegehäuses eingeführt und in einer Spannhülsen-Bohrung 7a mit Spannhülse gesichert sein.

Alle Wellen des Getriebes 16 sind in Lagern 13 gelagert, deren Außenringe 14 in dem aus Kunststoff bestehenden Getriebegehäuse 1 eingebettet sind. Die Außenringe 14 werden von Präzisionsbohrungen 9 der in den Kunststoff eingespritzten Präzisionseinlegeteilen 8 bei der Herstellung und später beim Betrieb auf exakten Abstand gehalten. Auch der Motorflansch 18 führt durch eine Zentrierbohrung 10 des Präzisionseinlegeteils 8, das in Fig. 2 in der Ansicht gezeichnet ist. Es hat außer der Zentrierbohrung 10 für den Motorflansch 18 zwei Präzisionsbohrungen 9 für die Außenringe 14 der Lager 13 sowie Kunststoffverbunddurchbrüche 11, wobei in die größeren, wie in Fig. 3 erkennbar, Eingußmuttern 19 hineinragen können.

Beim Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 sind die Gehäusehälften 1a und 1b über in Vertiefungen 4 hineinragende Stifte 5 aneinander zentriert. Durch die Stifte 5 und die anschließende Gehäusehälfte 1b führen Zentralbohrungen 5a, durch die Schrauben 20 zum Zusammenhalten der Gehäusehälften 1a und 1b geführt sind. In die Fuge ist dann eine Dichtung 12 eingelegt. In Fig. 3 ist auch zu erkennen, daß der Kunststoff im Bereich von Durchbrüchen 11 auf beiden Seiten des Präzisionseinlegeteils 8 miteinander verbunden ist. In diese Durchbrüche 11 ragen Eingußmuttern 19 hinein, die der Befestigung des Getriebegehäuses an anderen Konstruktionsteilen dienen.

Claims (5)

1. Getriebegehäuse aus Kunststoff, mit beidseitig gelagerten, zueinander parallel gerichteten Wellen, deren Lager (13) mit ihren Außenringen (14) zur Einhaltung vorgegebener Abstände zwischen den Wellen in voneinander beabstandete Präzisionsbohrungen von als plante Bleche ausgebildeten Einlegeteilen (8) eingesetzt sind, wobei die Außenringe (14) zusammen mit den Einlegeteilen (8) unmittelbar in den Kunststoff eingespritzt sind.

2. Getriebegehäuse nach Anspruch 1, hergestellt aus faserverstärktem Kunststoff.

3. Getriebegehäuse nach Anspruch 2, bei dem der faserverstärkte Kunststoff annähernd den gleichen thermischen Ausdehnungskoeffizienten wie das metallische Präzisionseinlegeteil (8) hat.

4. Getriebegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem das Präzisionseinlegeteil (8) außer Präzisionsbohrungen (9) für die Außenringe (14) der Lager (13) eine Zentrierbohrung (10) für einen Motorflansch (18) hat.

5. Getriebegehäuse nach einem der Ansprüche 1 bis 4, bei dem das Präzisionseinlegeteil (8) weitere Durchbrüche (11), insbesondere für Verschraubungen, hat.